北京北京大学附属中学高中化学第六章 化学反应与能量 知识点及练习题及答案

北京北京大学附属中学高中化学第六章化学反应与能量知识点及练习题及
答案
一、选择题
1．H2能在Cl2中燃烧生成 HCl，HCl也能在一定条件下分解为H2和Cl2。

图为H2、Cl2和HCl 三者相互转化的微观过程示意图，下列说法正确的是
A．过程 1 放热B．过程 2 吸热C．过程 3 放热D．过程 4 放热
【答案】C
【详解】
化学反应的过程中存在化学键的断裂与形成，其中键断裂吸热，键形成放热，图中过程1是吸热过程，过程2是放热过程，氢气在氯气中燃烧是放热过程，而氯化氢的分解是吸热过程，故答案为C。

2．完全燃烧一定质量的无水乙醇，放出的热量为Q，已知为了完全吸收生成的二氧化碳，消耗掉8mol•L-1的氢氧化钠溶液50mL，则1mol无水乙醇的燃烧放出的热量不可能是A．10Q B．10Q～5Q C．大于10Q D．5Q
【答案】C
【详解】
n（NaOH）=0.05L×8mol/L=0.4mol，则由CO2～2NaOH～Na2CO3，可知n（CO2）
=0.2mol，则n（C2H6O）=0.5×n（CO2）=0.1mol，放出的热量为Q，所以1mol乙醇完全燃烧放出的热量为10Q，由CO2～NaOH～NaHCO3可知，n（CO2）=0.4mol，则n（C2H6O）=0.5×n（CO2）=0.2mol，放出的热量为Q，所以1mol乙醇完全燃烧放出的热量为5Q，
若二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸氢钠和碳酸钠的混合物，则乙醇燃烧放出的热量介于5Q～10Q之间，所以选项C不符合；故答案选C。

3．电动汽车以锂电池提供动力，锂电池技术已经成为汽车研究的前沿科技。

某锂电池的电
放电
Li3NiCoMnO6，下列说法正确的是
池反应为：xLi+Li 3-x NiCoMnO6
充电
A．该电池的充、放电过程互为可逆反应
B．充电时主要为化学能转化为电能
C．放电过程中，Li+向电池的正极移动
D．充电时，电池上标有“-”的电极与外接电源正极相连
【答案】C
【详解】
A．对电池充电是在外接电源的情况下，使其逆向进行，而放电是在没有外接电源的情况
下自发进行的，二者进行的条件不同，充、放电也不是同时发生的，所以二者不是可逆反应，故A 错误；
B ．充电时，电能转化为化学能，故B 错误；
C ．原电池放电过程中，电池内部的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以Li +向电池的正极移动，故C 正确；
D ．充电时，电池上标有“-”的电极与外接电源负极相连，故D 错误。

答案为C 。

4．我国科研人员提出了由CO 2和CH 4转化为高附加值产品CH 3COOH 的催化反应历程。

该反应历程示意如下：
下列说法不正确的是 A ．该反应遵循质量守恒定律 B ．CH 4→CH 3COOH 过程中，有C —H 键发生断裂
C ．①→②吸收能量并形成了C —C 键
D ．生成CH 3COOH 总反应的原子利用率为
100％ 【答案】C 【详解】
A ．该反应总反应为CH 4+CO 2 催化剂
CH 3COOH ，反应遵循质量守恒定律，故A 项说法正确； B ．图中变化可知，甲烷在催化剂作用下经过选择性活化，其中甲烷分子中碳原子会与催化剂形成一新的共价键，必有C−H 键发生断裂，故B 项说法正确；
C ．①→②的焓值降低，过程为放热过程，有C−C 键形成，故C 项说法错误；
D ．由图可知，1mol 甲烷和1mol 二氧化碳反应生成1mol 乙酸，生成CH 3COOH 总反应的原子利用率为100%，故D 项说法正确； 综上所述，说法不正确的是C 项，故答案为C 。

5．关于碳和碳的氧化物知识网络图(图中“→”表示转化关系，“…”表示相互能反应)说法正确的是( )
A ．“C…CO 2”的反应是放热反应
B ．“CO→CO 2”的反应类型为置换反应
C ．“CO 2→CaCO 3”的反应可用于检验二氧化碳
D ．“CO 2 ⇌ H 2CO 3”的反应可用酚酞试剂验证 【答案】C 【详解】
A ． C 和CO 2的反应是吸热反应，故A 错误；
B ． “CO→CO 2”的反应可以是2
22CO O 2CO 点燃
，是化合反应，也可以是
2CO+CuO
Cu+CO 高温
，也不属于置换反应，故B 错误；
C ． 检验二氧化碳使用澄清的石灰水，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，故C 正确；
D ． 二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸不能使酚酞溶液变色，故“CO 2 ⇌ H 2CO 3”的反应不可用酚酞试剂验证，故D 错误； 故选C 。

6．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M 棒变粗，N 棒变细，指针指向M ，由此判断下表中所列M 、N 、P 物质，其中可以成立的组合是( )
M N P
A 锌 铜 稀硫酸溶液
B 铜 铁 稀盐酸溶液 C
银
锌
硝酸银溶液
D锌铁硝酸铁溶液
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【点睛】
电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，说明M、N与池中液体构成了原电池。

N棒变细，作负极，M棒变粗，说明溶液中的金属阳离子在M极上得到电子，生成金属单质，M 变粗，M做原电池的正极。

【详解】
A.如果是锌、铜、稀硫酸构成原电池，则电池总反应式为Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，Zn作负极， M极变细，故A错误；
B.如果是铁、铜、稀盐酸构成原电池，电池总反应式为Fe＋2H＋= Fe2+＋H2↑，则铁是负极，铜棒M 是不会变粗的，故B错误；
C.如果是银、锌、硝酸银溶液构成原电池，电池总反应式为Zn＋2Ag＋=Zn2＋＋2Ag，则锌是负极，N棒变细，析出的银附在银上，M棒变粗，故C正确；
D.如果是锌、铁、硝酸铁溶液构成原电池，电池总反应式为Zn+2Fe3+=2 Fe2++ Zn2＋，Zn作负极， M极变细，故D错误；
答案选C。

7．钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求。

一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池总反应为：
NaTi2(PO4)3 +2Na2NiFe II (CN)6 Na3Ti2(PO4)3 +2NaNiFe III(CN)6（注：其中P的化合价为
+5，Fe的上标II、III代表其价态）。

下列说法不正确的是
A．放电时NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应
B．放电时负极材料中的Na＋脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na＋嵌入到正极材料中C．充电过程中阳极反应式为：2NaNiFe III(CN)6＋2Na＋＋2e－＝2Na2NiFe II (CN)6
D．该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na+的浓度基本保持不变
【答案】C
【详解】
A.由题意可知放电时负极为2Na2NiFe II(CN)6- 2e－＝2NaNiFe III(CN)6+ 2Na＋，Na2NiFe II(CN)6失电子被氧化发生氧化反应，正极为：2NaTi2(PO4)3＋2Na＋+2e－＝Na3Ti2(PO4)3，NaTi2(PO4)3得电子被还原发生还原反应，故A项正确；
B.放电时负极材料中的Na＋脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na＋嵌入到正极材料中，B项正确；
C.充电过程中阴极极反应式为：2NaNiFe III(CN)6＋2Na＋＋2e－＝2Na2NiFe II(CN)6，阳极：
Na3Ti2(PO4)3-2e－＝2NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故C项错误；
D.该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na+的浓度基本保持不变，D项正确；
本题选C。

8．2 mol A与2 mol B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：2A(g)＋3B(g)2C(g)＋
z D(g)；若2 s后，A的转化率为50%，测得v(D)＝0.25 mol·L－1·s－1，下列推断正确的是() A．v(C)＝v(D)＝0.2 mol·L－1·s－1
B．z＝3
C．B的转化率为75%
D．反应前与2 s后容器的压强比为4∶3
【答案】C
【详解】
2s后A的转化率为50%，则反应的A为2mol×50%=1mol，则
2A（g）+3B（g）2C（g）+zD（g），
开始（mol）2 2 0 0
转化（mol）1 1.5 1 0.5z
2s（mol） 1 0.5 1 0.5z
A．v（C）==0.25 mol·L－1·s－1=v（D），故A错误；
B．因反应速率之比等于化学计量数之比，由A可知，z=2，故B错误；
C．B的转化率为×100%=75%，故C正确；
D．反应达2 s时，容器内总物质的量为n A＋n B＋n C＋n D＝1 mol＋0.5 mol＋1 mol＋1 mol ＝3.5 mol。

故反应前后的容器中气体总物质的量之比为4∶3.5，压强比为4∶3.5，D项错误；
答案选C。

9．下列关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是（）
A．图1所示的装置能将化学能转变为电能
B．图2所示的反应为吸热反应
C．中和反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低
D．化学反应中能量变化的根本原因是化学键的断裂与生成
【答案】D
【详解】
A．图1所示的装置没形成闭合回路，不能形成原电池，没有电流通过，所以不能把化学能转变为电能，选项A错误；
B．图2所示的反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，选项B错误；
C．中和反应是放热反应，所以反应物总能量大于生成物总能量，选项C错误；
D．化学反应总是伴随着能量变化，断键需要吸收能量，成键放出能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成，选项D正确；
答案选D。

10．反应2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)中，每生成7gN2放出166kJ的热量，该反应的速率表达式为v=k•c m(NO)•c n(H2)(k、m、n待测)，其反应包含下列两步：
①2NO+H2═N2+H2O2(慢)
②H2O2+H2═2H2O(快)
T℃时测得有关实验数据如下：
下列说法错误的是
A．整个反应速度由第①步反应决定
B．正反应的活化能一定是①＜②
C．该反应速率表达式：v=5000c2(NO)•c(H2)
D．该反应的热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-664kJ•mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】
A．①2NO+H2═N2+H2O2(慢)，②H2O2+H2═2H2O(快)，反应历程中反应慢的决定反应速率，整个反应速度由第①步反应决定，故A正确；
B ．反应①难以进行，说明反应的活化能高，正反应的活化能一定是①＞②，故B 错误；
C ．比较图表Ⅰ、Ⅱ数据可知NO 浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率增大一倍，Ⅲ、Ⅳ数据分析，H 2浓度不变，NO 浓度增大一倍，反应速率增大到4倍，据此得到速率方程，v=Kc 2(NO)•c(H 2)，依据Ⅰ中数据计算K=5000，则速率方程v=5000c 2(NO)•c(H 2)，故C 正确；
D ．反应2NO(g)+2H 2(g)═N 2(g)+2H 2O(g)中，每生成7gN 2放出166kJ 的热量，生成28gN 2放热664KJ ，热化学方程式为：2NO(g)+2H 2(g)═N 2(g)+2H 2O(g)△H=-664kJ•mol -1，故D 正确； 故选B 。

11．反应：2X(g)+Y(g)
2Z(g)在不同温度和压强下的产物Z 的物质的量和反应时间t 的
关系如图所示，下列判断正确的是（ ）
A ．P 1>P 2 T 1>T 2 ΔH<0
B ．P 1>P 2 T 1<T 2 ΔH<0
C ．P 1<P 2 T 1>T 2 ΔH>0
D ．P 1<P 2 T 1<T 2 ΔH>0 【答案】A 【详解】
根据温度对反应速率的影响可知，压强均为P 2时，温度越高，反应速率越大，则达到平衡用的时间越少，曲线的斜率越大，故有：T 1＞T 2；
根据压强对反应速率的影响可知，温度均为T 2时，压强越大，反应速率越大，则达到平衡用的时间越少，曲线的斜率越大，先拐先平压强大，故有：P 1＞P 2，
比较T 1P 2与T 2P 2两曲线，温度越高Z 物质的量越少说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H ＜0； 故答案为A 。

【点睛】
图象问题解题步骤：(1)看懂图象：①看面(即弄清纵坐标与横坐标的意义)；②看线(即弄清线的走向和变化趋势)；③看点(即弄清起点、拐点、交点、终点的意义)；④看是否要作辅助线(如等温线、等压线)；⑤看定量图象中有关量的多少；(2)联想规律：联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。

12．可逆反应()()
()2232SO g O g 2SO g H 0+<，在一定条件下达到平衡状态。

在t 1
时刻改变某一条件，化学反应速率与反应时间的关系如图所示。

下列说法正确的是()
A ．维持温度、反应体系容积不变，1t 时充入()3SO g
B ．维持温度、压强不变，1t 时充入()3SO g
C ．维持体积不变，1t 时升高反应体系温度
D ．维持温度、容积不变，1t 时充入一定量Ar 【答案】B 【分析】
在t 1时刻，改变条件后，正反应速率降低，逆反应速率升高，平衡逆向移动，据此解答。

【详解】
A. 维持温度、反应体系容积不变，1t 时充入()3SO g ，1t 时逆反应速率增大、正反应速率不变，故A 不选；
B. 维持温度、压强不变，1t 时充入()3SO g ，1t 时逆反应速率增大，且体积增大导致正反应速率减小，故B 选；
C. 维持体积不变，1t 时升高反应体系温度，正逆反应速率均增大，与图象不符，故C 不选；
D. 维持温度、容积不变，1t 时充入一定量Ar ，反应体系中各物质浓度不变，正逆反应速率均不变，故D 不选； 故选：B 。

13．425℃时，在两个1L 密闭容器中分别发生化学反应，物质的浓度随时间的变化如图所示。

下列叙述错误的是（ ）
A ．图①中t 0时，三种物质的物质的量相等
B ．图①中0t 时，反应达到平衡状态
C ．图②中的可逆反应为2HI(g)H 2(g)+I 2(g)
D ．图①②中，当c(HI)=3.16mol/L 时，两容器中的反应均达到平衡状态
【答案】B 【分析】
图①中0t 时，三种物质的物质的量浓度相等，此时还未达到平衡；由图②可知该图表示的可逆反应为()()()222HI g H g I g +，当浓度不再变化时反应达到平衡状态。

【详解】
A ．图①中0t 时，三种物质的物质的量浓度相等，由于体系恒容，所以三者的物质的量也相等，故A 项正确；
B ．图①中0t 时，三种物质的物质的量浓度相等，但0t 后各物质的物质的量浓度发生改变，即0t 时反应没有达到平衡状态，故B 项错误；
C ．由图②可知，该图表示的可逆反应为()
()()222HI g H g I g +，故C 项正确；
D ．图①、②中，当()HI 3.16mol /L c =时，两容器中的反应均达到平衡状态，故D 项正确； 故答案选：B 。

14．一定温度下，向容积为2L 的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示。

则下列对该反应的推断合理的是（ ）
A ．该反应的化学方程式为6A+2D 3B+4C
B ．0～1s 内， v(A)=v(B)
C ．0～5s 内，B 的平均反应速率为006mol·L -1·s -1
D ．5s 时，v(A)=v(B)=v(C)=v(D) 【答案】C 【分析】
由图像可知，A 、D 物质增加为生成物，B 、C 物质减少为反应物，根据变化的物质的量之比与系数之比相等写出化学方程式；Δc
v=Δt
，以此计算化学反应速率。

【详解】
A ．由图可知，反应达到平衡时A 物质增加了1.2mol ，D 物质增加了0.4mol 、
B 物质减少了0.6mol 、
C 物质减少了0.8mol ，故A 、
D 为生成物，B 、C 为反应物，该反应的化学方程式
为3B 4C 6A 2D ++，A 项错误；
B ．0～1s 内，A 、B 的物质的量变化量不等所以()()A B v v ≠，B 项错误；
C ．0～5s 内，B 的平均反应速率11
1.0mol 0.4mol
2L 0.06mol L s 5s
v ---==⋅⋅，C 项正确； D ．5s 时反应达到了化学平衡状态，()()()()A :B :C :D 6:3:4:2v v v v =，D 项错误； 故答案选：C 。

15．某温度下，浓度均为11mol L -⋅的两种气体2X 和2Y 在恒容密闭容器中反应生成气体Z 。

反应2min 后，测得参加反应的2X 的浓度为10.6mol L -⋅，用2Y 表示的反应速率
()112Y 0.1mol L min v --=⋅⋅，生成的()Z c 为10.4mol L -⋅，则该反应的化学方程式是（ ）
A ．222X 2Y 2XY +=
B ．22222X 2Y 2X Y +=
C ．2233X 2Y 2X Y +=
D ．223X 3Y 2XY += 【答案】C 【分析】
先分别计算出()1
1
2X 0.3mol L min v --=⋅⋅和()1
1
Z 0.2mol L min v --=⋅⋅，根据反应速率之
比即为化学方程式中相应物质的化学计量数之比得()()()22X :Y :Z 3:1:2v v v =，根据原子守恒确定Z 的分子式，最后反应的化学方程式就出来了。

【详解】
用2X 表示的反应速率()1
1120.6mol L X 0.3mol L min 2min v ---⋅==⋅⋅．用Z 表示的反应速率
()1
110.4mol L Z 0.2mol L min 2min
v ---⋅==⋅⋅．2X 、2Y 和Z 的反应速率之比即为化学方程
式中相应物质的化学计量数之比，则
()()()11111122X :Y :Z 0.3mol L min :0.1mol L min :0.2mol L min 3:1:2v v v ------=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=，
根据原子守恒，可确定Z 的化学式为3X Y ，故可得出反应的化学方程式为
2233X Y 2X Y +=。

故选C 。

【点睛】
同一反应在同一条件下、同一时间段内的反应速率，用不同的物质表示时，数值是可能不相同的，这些不同数值之比等于相应的化学计量数之比。

16．我国科学家在CO 2电催化还原制乙烯和乙醇方面取得重要突破，其反应机理如下图所
示。

下列有关说法错误的是
A．第1步中“CO2→*CO"碳氧双键断开需要吸收能量
B．第2步发生反应的化学方程式为*CO+H→*CHO
C．第3步“*CHO→*OCHCHO*”吸附在催化剂表面原子数目及种类不变
D．第4步产物有乙烯、乙醇和水
【答案】C
【分析】
由图可知：第1步CO2碳氧双键断开形成*CO和O，第2步发生反应*CO+H→*CHO，第3步“*CHO→*OCHCHO*”，第4步为*OCHCHO*脱离催化剂表面生成乙烯和乙醇，据此分析。

【详解】
A．断开共价键需要吸收能量，故A正确；
B．观察图，第2步发生反应的化学方程式为*CO+H→*CHO，故B正确；
C．第3步“*CHO→*OCHCHO*”吸附在催化剂表面原子种类改变，数目增加，故C错误，；D．第4步产物有乙烯、乙醇，根据原子守恒，产物中有水生成，故D正确；
答案选C。

17．将V1mL 1.0 mol•L-1NaOH 溶液和V2mL未知浓度的HCl溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如下图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。

下列叙述正确的是
A．做该实验时环境温度为 22℃
B．该实验表明热能可以转化为化学能
C．HCl 溶液的浓度约是1.5 mol•L-1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
【答案】C
【详解】
A．由图可知，温度为 22℃时，已经加入了5mLNaOH 溶液，而中和反应为放热反应，则该实验开始温度低于22℃，故A错误；
B．由图可知该反应是一个放热反应，表明化学能可以转化为热能，故B错误；
C．由图可知，NaOH 溶液体积为30mL时，溶液温度最高，说明NaOH 溶液和HCl溶液恰好完全反应，由V1+V2=50 mL可知HCl溶液的体积为20mL，由反应方程式可知V1c(NaOH)= V2c(HCl)，解得c(HCl)为1.5 mol•L-1，故C正确；
D．八水合氢氧化钡与氯化铵反应有水生成，该反应是吸热反应，故D错误；
故选C。

18．向某容积一定的密闭容器中充入2molSO2和1molO2，一定条件下发生如下反
应:2SO 2+O22SO3。

下列说法不正确的是( )
A．升高温度或充入一定量O2均能加快化学反应速率
B．达到平衡状态时，SO2、O2、SO3物质的量之比一定为2:1:2
C．当SO2的生成速率与SO3的生成速率相等时，反应达到平衡状态
D．达到平衡状态时，生成SO3的物质的量一定小于2mol
【答案】B
【解析】
分析：根据影响化学反应速率的因素和化学反应达到化学平衡的标志进行解答。

增加反应浓度或生成物的浓度化学反应速率加快；升高温度化学反应速率加快；化学平衡的标志是各物质的浓度不在改变，正反应速率等于逆反应速率。

详解：A.根据影响化学反应速率的因素知反应2SO 2+O22SO3，如果升高温度或充入一定量O2均能加快化学反应速率，故A正确；B. 初始加入2molSO2和1molO2，根据反应
2SO 2+O22SO3，因为是可逆反应不能进行彻底，所以达到平衡状态时，SO2、O2、SO3物质的量之比不一定为2:1:2，故B错误；C. 当SO2的生成速率与SO3的生成速率相等时，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C正确；D.因为2SO 2+O22SO3是可逆反应不能进行彻底，达到平衡状态时，生成SO3的物质的量一定小于2mol，故D正确；答案：选B。

19．下列说法正确的是()
A．H2(g)＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变
B．C(s)＋H2O(g) ⇌ H2(g)＋CO(g)，气体的总物质的量不再改变不能说明反应已达平衡
C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)＋B(g) ⇌ 2C(?)已达平衡，则A、C不能同时是气体
D．1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出的热量为Q1；在相同温度和压强下，当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收的热量为Q2，Q2等于Q1【答案】D
【详解】
A. H2(g)＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积增大压强，则正逆反应速率均增大，A错误；
B. C(s)＋H 2O(g) ⇌ H 2(g)＋CO(g)，气体的总物质的量会随着反应而变化，当其不再改变时则能说明反应已达平衡，B 错误；
C. 2A(?)＋B(g) ⇌ 2C(?)的两边，气体分子总数不可能相等，故不管A 、C 是什么状态，若压强
不再随时间变化均能说明反应2A(?)＋B(g) ⇌
2C(?)已达平衡，C 错误； D. 设合成氨反应中消耗1 mol N 2和3 mol H 2同时生成2 mol NH 3时，放出热量为Q ，则热化学方程式为：1223N (g)+3H (g)
2NH (g)kJ mol H Q -∆=-⋅，消耗2 mol NH 3同时生成1 mol N 2和3 mol H 2时，吸收热量为Q ，则热化学方程式为：13222NH (g)N (g)+3H (g)kJ mol H Q -∆=+⋅，当1 mol N 2和3 mol H 2反应达到平衡时H 2转化率为10%，放出的热量为Q 1=0.1Q ，在相同温度和压强下，当2 mol NH 3分解为N 2和H 2的转化率为10%时，吸收的热量为Q 2=0.1Q ，D 正确；
答案选D 。

20．1mol X 气体跟a mol Y 气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X （g ） + aY （g ）
bZ （g ），反应达到平衡后，测得X 的转化率为50% 。

而且，在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4，则a 和b 的数值可能是
A ．a=l ，b=2
B ．a=2，b=1
C ．a=2，b=2
D ．a=3，b=2 【答案】D
【分析】
1mol X 气体跟a mol Y 气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X （g ）+a Y （g ）⇌b Z （g ）。

反应达到平衡后，测得X 的转化率为50%．而且，在同温同压下反应前后混合气体的密度之比和气体体积成反比即和气体物质的量成反比，讨论分析判断得到a 、b 的取值。

【详解】
X （g ）+a Y （g ）⇌b Z （g ）。

起始量（mol ） 1 a 0
变化量（mol ） 0.5 0.5a 0.5b
平衡量（mol ） 0.5 0.5a 0.5b
依据在同温同压下反应前后混合气体的密度之比和气体体积成反比即和气体物质的量成反比，在同温同压下测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的
34，即反应后气体物质的量是反应前气体物质的量34
，则得到；（0.5+0.5a+0.5b ）:（1+a ）=3:4，计算得到：2b=a+1，依据选项中的取值分析判断，a=3，b=2符合计算关系。

故选D 。

二、实验题
21．硫酸是中学最常见的三大强酸之一，某研究性学习小组探究外界条件对铁与硫酸反应速率的影响。

[实验设计]控制用同种铁块，初始使用硫酸体积均为1000mL ，恒定实验温度在298K 或313K （其余实验条件见表），设计如下对比试验。

(1)请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实
验编号实验目的T/K Fe/g
c(H2SO4)/ mol·L-
1
①为以下实验
作参考
29810 1.0
②探究温度对
反应速率的
影响
___________________
③_____2981018.4
[解释与结论]
(2)实验①、②表明___________
请再提出一种加快该反应速率的方法___________
(3)实验③得出的结论是:当硫酸浓度为18.4 mol/L，________，原因是__________
[思考与交流]
(4)实验③，若t1时开始加热，在铁的表面逐渐产生气泡，当有大量气泡产生时，控制反应温度基本不变。

甲同学将收集到的气体体积与时间的关系粗略地表示为图2。

t1~t2时间段，反应生成的气体是_________。

写出开始加热时发生反应的化学方程式:___。

【答案】313 10 1.0 探究硫酸浓度对反应速率的影响温度越高，反应速率越快增大同质量铁的表面积或加入少量硫酸铜，构成原电池反应速率趋向于零(反应速率趋向于停止) 常温下，铁与浓硫酸发生钝化二氧化硫、氢气 2Fe+6H2SO4 (浓)
Δ
Fe2 (SO4) 3+3SO2↑+6H2O
【详解】
(1) 探究温度对反应速率的影响，作对比实验时要求其他条件要完全相同，所以从表中数据可分析得出实验②的数据，温度是313K，铁的质量和硫酸的浓度应和实验①相同，分别为10g、1.0 mol·L-1；实验③中只有硫酸的浓度与第①个实验不同，得出实验目的是：探究硫酸浓度对反应速率的影响，故答案为：313；10；1.0；探究硫酸浓度对反应速率的影响；
(2)实验①和②对比的温度，所以实验①、②表明：温度越高，反应速率越快；要加快反应速率，方法有增大同质量铁的表面积或加入少量硫酸铜，构成原电池，故答案为：温度越高，反应速率越快；增大同质量铁的表面积或加入少量硫酸铜，构成原电池；
(3) 常温下，当硫酸浓度为18.4mol/L，反应的本质发生了改变，铁和浓硫酸发生钝化，不再产生氢气，反应速率趋向于零(反应速率趋向于停止) ，故答案为：反应速率趋向于零(反应速率趋向于停止) ；常温下，铁与浓硫酸发生钝化；
(4) 常温下，铁和浓硫酸发生钝化，加热后钝化失效，由于浓硫酸的强氧化性，铁和浓硫酸在加热的条件下反应产生的气体是二氧化硫，化学方程式为：2Fe+6H2SO4 (浓)
Δ
Fe2 (SO4) 3+3SO2↑+6H2O，随着反应的进行，浓硫酸变成稀硫酸，铁与稀硫酸反应产生氢
气，故答案为：二氧化硫、氢气；2Fe+6H2SO4 (浓)Δ
Fe2 (SO4) 3+3SO2↑+6H2O。

22．某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。

光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O2-7转化为
Cr3+。

某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。

为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
（1）在25℃下，控制光照强度，废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

实验编号初始pH废水样品体积/mL草酸溶液体积/mL蒸馏水体积/mL
①4601030
②5601030
③560______
测得实验①和②溶液中的Cr2O7浓度随时间变化关系如图所示。

（2）上述反应后草酸被氧化为___(填化学式)。

（3）实验①和②的结果表明___；实验①中0～t1时间段反应速率v(Cr3+)=___mol·L-
1·min-1(用c1、c n、t1代数式表示)。

（4）该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完
成假设二和假设三：
假设一：Fe2+起催化作用；
假设二：___；
假设三：___；
……
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。

[除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、
K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。

溶液中Cr2O2-
7
的浓度可用仪器测定]
实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论
______
【答案】20 20 CO2溶液pH对该反应的反应速率有影响n1
1
t Al
3+起催化作用
SO2-4起催化作用用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾，控制
其他反应条件与反应①相同，进行对比实验反应进行相同时间后，若溶液中c(Cr2O2-7)大
于实验①中的c(Cr2O2-7)，则假设一成立；若两溶液中的c(Cr2O2-7)相同，则假设一不成立
【详解】
（1）①②中pH不同，即c（H+）不同，是探究c（H+）对速率的影响；则②③是探究不同
浓度时草酸对速率的影响，只改变草酸的用量来改变草酸的浓度，但不能影响其他物质的
浓度，所以要加蒸馏水一定量，保证溶液总体积为100mL，故答案分别填20、20；
（2）草酸中碳元素化合价为+3价，被氧化为+4价，所以氧化产物为CO2；
（3）实验①曲线斜率，反应速率快，实验表明溶液pH 越小，反应的速率越快，根据图像可知v （Cr 3+）=2v （Cr 2O 2-7）=n 112(c -c )t mol ·L -1·min -1； （4）根据铁明矾[Al 2Fe (SO 4)4·24H 2O ]组成分析可知假设二、三分别为：Al 3+起催化作用，SO 2-4起催化作用；
（5）要证明Fe 2+起催化作用，需做对比实验，再做没有Fe 2+存在时的实验，所以要选K 2SO 4•Al 2（SO 4）3•24H 2O ，注意由于需要控制Al 3+和SO 2-
4浓度比，不要选用K 2SO 4和Al 2（SO 4）3；用等物质的量K 2SO 4•Al 2（SO 4）3•24H 2O 代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验，反应进行相同时间后，若溶液中c (Cr 2O 2-7)大于实验①中的c (Cr 2O 2-7)，则假设一成立；若两溶液中的c (Cr 2O 2-7)相同，则假设一不成立。

23．Ⅰ．在测定空气里氧气含量的实验中，小明采用了如图所用的装置：
装置一装置二
在由注射器和硬质玻璃管组成的密闭系统中留有40mL 空气，给装有铜粉的玻璃管加热，观察密闭系统内空气体积变化。

(1)在实验加热过程中，缓慢推动注射器活塞的目的是__________。

(2)装置一比装置二更______(填“合理”或“不合理”)，理由是_________。

(3)小明测得的实验结果如下：
反应前注射器内气体总体积 反应后注射器内气体总体积
15mL 10mL
由此数据可推算出他测定的氧气的体积分数________21%（填“>”“<”或“=”），造成该实验出现误差的原因可能是____________（填序号）。

①推动注射器活塞速度太快 ②未冷却至室温就读数 ③加入铜粉量太少
Ⅱ．H 2O 2分解速率受多种因素影响。

实验测得70 ℃时不同条件下H 2O 2浓度随时间的变化如图所示。

图甲图乙。